嗅觉是生物对某种气体或挥发性物质的分子产生的一种生理反应。相对于人的其它感觉,无论是在感受机理上,还是在生物传导研究过程中人类目前对嗅觉的理解是最少的,对嗅觉的电子模拟更是处于初级阶段。本文围绕气敏传感器的制备、电子鼻系统的研制、电子鼻在环境监测、食品质量控制等方面的应用展开研究,在电子鼻结构与特点、气敏材料、传感器阵列、阵列优化、VOCs 定性、定量、白酒识别、食醋特征描述以及算法对电子鼻性能影响等方面进行了深入分析与探讨。利用蒸发-冷凝法制备了纳米ZnO,得到多种形态纳米ZnO 粉末,其中杆状直径为20～50nm,长度约150nm; 针状直径为5～10nm,长度约200nm。通过机械掺杂制备了ZnO 厚膜。SEM 分析显示,掺杂能抑制纳米ZnO 厚膜在烧结过程中的晶粒长大。XRD 分析显示,部分掺杂剂在与ZnO 共烧结的过程中会产生物相的变化,这些变化可造成厚膜电阻和敏感性能的变化。掺杂可显著降低ZnO 厚膜电阻,有利于改善元件的敏感性能。采用印刷电路技术和激光微加工技术制备了纳米ZnO 气敏传感器阵列。其中采用激光微加工技术制备的纳米ZnO 气敏传感器阵列尺寸为7mm×4mm×0.635mm,可集成4 个ZnO 厚膜,具有功耗低、重复性好、成本低等优点。采用LabVIEW 开发软件,结合虚拟仪器的概念,开发了电子鼻系统的软件。软件系统由参数设置、数据采集、存储数据文件、打开数据文件、导出数据、数据计算、数据分析等7 个模块组成。所开发的电子鼻系统具有采样速度快、采样精度高、实时显示、记录和存储、特性计算等特点,同时通过与Matlab 的接口,能实现对测试信号的模式识别。同时结合阵列和电路集成技术,开发了国内首台便携式电子鼻系统样机-DZB2005。DZB2005 除具有上述系统的优点外,还具有响应时间短、易于学习、识别能力强、可实现在线、实时测量等优点。采用敏感度特性分析、相关分析、主成分分析（PCA）等统计分析方法对由27 个不同掺杂的纳米ZnO 厚膜组成的原始阵列进行了优化,优化后的阵列由6 个掺杂纳米ZnO 厚膜构成,其掺杂分别为1wt%TiO₂、5wt%TiO₂、1wt%MnO₂、1wt%CeO₂、4wt%CeO₂和0.92mol%Ag。阵列优化可消除异常传感器、减小传感器阵列规模、降低阵列冗余信号,从而提高电子鼻的工作能力。优化后的阵列对5 种VOCs 的识别率有显著的提高。